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大型鋼網(wǎng)架施工測量控制

作者：王建橋 楊李忠 黃利順等    
時(shí)間：2010-08-13 21:29:26 [收藏]
    一、工程簡(jiǎn)介 北京首都國際機場(chǎng)3號航站樓工程為中國對外的重要門(mén)戶(hù)和窗口，同時(shí)也是2008年舉辦奧運會(huì )的重要配套項目，其中3號航站樓中的T3B大型屋面鋼網(wǎng)架工程,為雙曲面外形，呈飛行體狀；南北方向
    關(guān)鍵詞：型鋼 網(wǎng)架 施工
     
     
    一、工程簡(jiǎn)介
    北京首都國際機場(chǎng)3號航站樓工程為中國對外的重要門(mén)戶(hù)和窗口，同時(shí)也是2008年舉辦奧運會(huì )的重要配套項目，其中3號航站樓中的T3B大型屋面鋼網(wǎng)架工程,為雙曲面外形，呈飛行體狀；南北方向長(cháng)約958m，東西方向寬約775m，其投影面積約為13萬(wàn)平方米，屋頂標高為42m。在航站樓的指廊和主體連接處，設置一道溫度縫，將整個(gè)航站樓屋頂鋼結構分為三部分。如下圖：
    \
    另外為配合屋頂邊緣的曲邊形式以及和內部屋頂的連接過(guò)渡，設置了邊桁架。邊桁架內部部分節點(diǎn)為直接相貫連接。
    屋頂網(wǎng)殼由124根梭形鋼管柱支承，除指廊內側直鋼柱外，其余外側支撐屋頂的鋼管柱向外傾斜14.5°，共74根。支座采用板銷(xiāo)節點(diǎn)與柱頂連接，為釋放溫度內力，在每個(gè)翼部分別設置了六個(gè)可沿屋頂切向滑動(dòng)的支座。
     
    \
    本工程為大面積、大跨度抽空三角錐鋼網(wǎng)殼結構，建筑造型新穎、獨特，平面布置呈“人”字型。網(wǎng)殼下弦支撐在鋼柱柱頂上與網(wǎng)殼、邊桁架相連，成巨型網(wǎng)殼-支撐結構體系。屋面網(wǎng)殼結構獨特，由雙向多根不同曲率半徑的圓弧線(xiàn)相交而成，整個(gè)屋蓋只有沿縱向中軸線(xiàn)基本對稱(chēng)，因此上下弦球節點(diǎn)的空間坐標在安裝時(shí)必須單獨定位，由于屋蓋曲面的曲率半徑大，相鄰節點(diǎn)最小高差小，安裝時(shí)必須精密定位。內部網(wǎng)架大部分為標準抽空I型三角錐網(wǎng)殼，局部為三角錐網(wǎng)殼，形成圓滑的曲面，整體球桿連接形成微彎的過(guò)渡，外觀(guān)看似正三角形和六邊形的網(wǎng)格，相鄰的桿件尺寸和螺栓球的規格、坡面角度都不一樣。
    二、測量難點(diǎn)分析
    本工程作為國門(mén)工程及2008年北京奧運會(huì )重點(diǎn)工程，為保證其施工質(zhì)量，控制好施工過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節都是非常重要的，而測量工作將是項目施工管理的重要環(huán)節，測量成果準確與否，直接影響工程的施工進(jìn)度、施工質(zhì)量，同時(shí)也是項目創(chuàng )優(yōu)的必要保證。
    工程測量有利方面:
    1、指廊部分結構南北方向高差一致；
    2、 整體結構以36x42m的棱形柱網(wǎng)分割成若干單元；
    3、邊桁架及連桁架均為正方結構，即桁架與柱子連接的一端上下弦投影位置相同。
    工程測量不利方面：
    1、本工程屬于大型網(wǎng)架結構，國內首例，結構變形比較復雜，且結構本身造型比較復雜；
    2、安裝方案采用桁架整榀吊裝，網(wǎng)架采用散裝方法，測控的范圍和方法不統一；
    3、節點(diǎn)類(lèi)型較多，定位和控制點(diǎn)的確定難度大。
    1、 測量?jì)x器、工具準備
    測量?jì)x器、工具必須準備齊全，其中全站儀、經(jīng)緯儀、水準儀及大盤(pán)尺等重量?jì)x器、工具必須送甲方指定的計量所檢定，送檢過(guò)的儀器、工具必須保證在符合使用的有效的有效期內，并保留相應的檢驗合格證備查。
    工程測量使用的主要儀器

    名稱(chēng)

     
    精度
    數量
    用途
    全站儀
    2″
    1
    主軸線(xiàn)測設、安裝測量
    經(jīng)緯儀
    2″
    1
    次要軸線(xiàn)的測設
    水準儀
    S3
    2
    高程控制
    5m塔尺
    mm
    1
    高程傳遞
    5m鋼卷尺
    mm
    1
    高程傳遞
    50m鋼卷尺
    mm
    1
    控制點(diǎn)檢核
    計算機
     
    2
    內業(yè)計算
    對講機
    5km
    5
    通訊聯(lián)絡(luò )

     

     
    2、 資料準備
    土建測設的施工控制網(wǎng)及水準點(diǎn)，鋼柱基礎沉降量記錄經(jīng)現場(chǎng)移交后，作好標記，并保留相應資料。
     
    本鋼結構工程的安裝測量工作內容包括：邊桁架軸線(xiàn)定位,投影線(xiàn)幾何尺寸控制、標高控制，變形觀(guān)測、網(wǎng)架安裝測量等。由于本鋼結構安裝大部分是建立在土建結構的基礎之上，根據這個(gè)特點(diǎn)：鋼結構安裝測控網(wǎng)就依據土建施工的測量控制網(wǎng)布設，測控儀器：全站儀、經(jīng)緯儀和水平儀。具體操作為：
    1、全面復核土建的測量控制網(wǎng)和軸線(xiàn)及標高。
    2、復測基礎預埋件的預埋尺寸、平整度、及標高。
    3、復測預埋螺栓組的縱橫軸線(xiàn)及螺桿的垂直度。
    4、設置好墊板組，控制好構件安裝的標高和軸線(xiàn)。
    五、測量控制措施
    （一）、邊桁架拼裝測量
    邊桁架拼裝場(chǎng)地應選擇水平堅硬處，同時(shí)為減小邊桁架拼裝過(guò)程中胎模架著(zhù)力點(diǎn)的沉降，在地面上鋪設一層鋼板。然后按邊桁架尺寸在鋼板上測設出各節點(diǎn)投影點(diǎn)。預拼裝所用的支撐凳和平臺應測量找平，檢查時(shí)應撤除全部臨時(shí)固定和拉緊裝備。
    1、測量方法
    地面拼裝主要采用常規測量，以直角坐標及距離交會(huì )法等常規測量方法。用經(jīng)緯儀放出主控線(xiàn)，然后根據各球節點(diǎn)之間的關(guān)系，在地面作出各球節點(diǎn)的投影點(diǎn)，為了提高劃線(xiàn)精度，各節點(diǎn)的投影點(diǎn)用鋼針在鋼板上刻劃；邊桁架的平整度、上下弦標高的對應關(guān)系采用水準測量方法進(jìn)行控制，地面拼裝水準基準采用相對基準。
    2、檢查方法：
    （1）節點(diǎn)平面位置
    主要用鋼尺和小垂線(xiàn)球，檢查桁架節點(diǎn)與相應投影點(diǎn)是否符合限差。
    （2）節點(diǎn)高程
    用水準儀和塔尺檢核各節點(diǎn)的標高，由于節點(diǎn)是球狀，所對應的標高為球體中心，為了減小誤差，實(shí)測球體下端，用塔尺0m處頂住球體的切點(diǎn)，使塔尺下沿中線(xiàn)靠近投影點(diǎn)，為了更好的消除誤差，對每個(gè)節點(diǎn)標高進(jìn)行多次測量。（本工程標高控制每節點(diǎn)測量3次，最后取平均值）
    再根據不同球的半徑，加上實(shí)測標高即為節點(diǎn)理論標高。（以下節點(diǎn)標高控制方法相同）
    3、地面拼裝測量精度要求：邊桁架總長(cháng)（總長(cháng)約32米）允許誤差±5.0mm；節點(diǎn)部位，要求節點(diǎn)中心偏移≤±1.0mm。為提高刻劃精度，采用鋼針刻劃，刻劃寬度小于0.1mm。
    4、邊桁架地面拼裝結束后，要按以上精度要求對桁架進(jìn)行全面復核，并做好記錄，合格后方可進(jìn)入下道工序的施工。一榀桁架拼裝完成下胎后進(jìn)行下一榀桁架拼裝前，必須對胎膜架的幾何尺寸進(jìn)行復核。
    （二）、中軸線(xiàn)的控制
    1、斜柱相對應中軸線(xiàn)的控制點(diǎn)
    (1)、斜柱相對應中軸線(xiàn)的控制點(diǎn)具體概算
    根據柱底坐標（6874.615,6663.239）、柱頂坐標(6880.78785,6666.80302)與柱底到中軸線(xiàn)的距離d，反算控制點(diǎn)的坐標。具體概算步驟：
    ①、計算出起始方位角αab；
    αab=arctgΔYab/ΔXab=30°0′03″
    所以柱底到中軸線(xiàn)控制點(diǎn)的方位角為210°0′03″
    ②、柱底到中軸線(xiàn)的距離S
    S=D-d=18-((5.25-(-4.5))* tg14.5°=15.478m
    ③、計算坐標增量
    ΔX=COS210°0′03″*15.478=-13.404
    ΔY=SIN210°0′03″*15.478=-7.739
       所以:控制點(diǎn)A1坐標X=柱底X座標+ΔX=6861.2108
    Y=柱底Y座標+ΔY=6655.4998
     
    \
    ④、其它鋼柱控制點(diǎn)的計算方法和以上相同。
    ⑤、在指廊及兩翼部部分鋼柱所對應的控制點(diǎn)的連線(xiàn)及為建筑中軸
    （2）、實(shí)地放樣
    ①、在一級控制點(diǎn)的基礎上，采用全站儀坐標放樣法施測控制點(diǎn)，在+5.25m樓面做出標識，定位精度1/4000。在測設出中軸線(xiàn)控制點(diǎn)后，由于相鄰兩控制點(diǎn)距離為41.569m，為了減小彈線(xiàn)誤差，在一控制點(diǎn)上精確整平經(jīng)緯儀，用相鄰控制點(diǎn)定向，卡緊儀器水平微動(dòng)螺旋，調節垂直微動(dòng)螺旋，在兩控制點(diǎn)間加密若干點(diǎn)，在此基礎上彈出中軸線(xiàn)。
    ②、施測控制點(diǎn)的精度按Ⅰ級平面控制實(shí)施，測角中誤差為±9″，邊長(cháng)相對中誤差1/25000，相鄰兩點(diǎn)的距離誤差≤±2.0mm
    （三）、高程的測量
    1、本工程高程基準面采用一級控制點(diǎn)高程系統，以30.950m為±0.00m；
    （1）高程的傳遞
    a、高程的傳遞采用水準儀引測，原則上從一級控制點(diǎn)上按支水準引測，現場(chǎng)有±0.000標高，對±0.000復核達到精度可采用次基準，施工樓面上按施工需要測設若干個(gè)高程控制點(diǎn)，標識出實(shí)際標高，高程點(diǎn)間用水準儀檢核，誤差≤±1″。
    b、為了方便施工，在測量出的高程控制點(diǎn)的基礎上，用水準儀將高程引測到柱體上，為方便計算，一般取整數。
    c、在引測時(shí)，每個(gè)施測面至少要從三處向上傳遞，校準合格后方可使用。
    （四）、邊桁架控制測量
    1、邊桁架與斜柱中心點(diǎn)定位
    （1）、由于邊桁架及與之聯(lián)系桁架均為正放結構，即桁架與柱子連接的一端上下弦管投影為一條線(xiàn)，但由于翼部?jì)蓚戎泳鶠?4.5°的斜柱，按三角關(guān)系算出桁架下弦與柱子連接的一端投影到柱底中心的偏移量，見(jiàn)（圖1—1）。即中軸線(xiàn)到柱高16328mm斜柱中心距離為22223mm,用全站儀測距確定斜柱中心點(diǎn)。
     
     
    \
    （2）、測量方法:在中軸線(xiàn)A點(diǎn)處架設全站儀,精確對中、整平儀器，以中軸線(xiàn)上另一點(diǎn)B定向，以水平角90°，平距22223mm測設出點(diǎn)C，點(diǎn)C即為邊桁架與斜柱中心點(diǎn)定位點(diǎn)。見(jiàn)（圖1—2）
     
    （3）、安裝精度保障
         鋼結構安裝精度要求支座中心偏移L/3000，支座最大高差為30.0mm
            2、邊桁架下弦節點(diǎn)定位
    （1）、 根據中軸線(xiàn)與斜柱中心點(diǎn)的關(guān)系，在中軸線(xiàn)確定點(diǎn)1、2，按桁架球節點(diǎn)間距離在中軸線(xiàn)上確定A、B、C、D等點(diǎn)，由于邊桁架在地面拼裝時(shí)各節點(diǎn)已有精密控制，所以安裝時(shí)不需要考慮節點(diǎn)的平面控制；（見(jiàn)圖1—3）
     
    \
    （2）、邊桁架標高的控制
    ①、胎架在承重沉降穩定后，可進(jìn)行高程控制。在樓面架設水準儀，后視水準基準點(diǎn)，采用鋼尺配S3水準儀,將標高傳到各控制節點(diǎn)。
    ②、測量方法：將水準儀架設在+5.25m樓面，后視以+6.00m為基準，將塔尺下端貼在+6.00m線(xiàn)處，測得差值為1m，再將水準儀前視節點(diǎn)102，用鋼卷尺0m放于球節點(diǎn)中心位置，讓鋼卷尺下垂，使13m與水準儀中心視線(xiàn)重合，即102點(diǎn)標高就達到理論標高。（見(jiàn)圖1-4）
     
    \
    （3）、下?lián)隙瓤刂?，防止桁架下?/span>
    a、為防止桁架在與之相關(guān)網(wǎng)架連接前后的變形，在邊桁架撤除支撐前后要對（圖1—5中）節點(diǎn)A、B節點(diǎn)的高程的測控。
    b、具體方法：在邊桁架安裝固定后，用水準儀配鋼卷尺測出相應球節點(diǎn)標高，用支撐調節到理論高度，并作好記錄，在與之相關(guān)的網(wǎng)架安裝完后撤除支撐后，再測量其標高，使其標高變化符合精度。
    c、精度保障    

    項 目

     
    允許偏差
    節點(diǎn)中心偏移
    ±2.0
    焊接球節點(diǎn)的偏移
    ±1.0
    桁架跨中高度
    ±3.0

     

     
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    \
    （五）、網(wǎng)架安裝測量
    根據施工方案與施工要求，網(wǎng)架安裝采用高空散裝法。根據安裝經(jīng)驗，網(wǎng)架控制主要以焊接球為主要控制，由于GPS點(diǎn)距施工區較遠，不方便放樣各球節點(diǎn)，所以在施工區域布設平面控制網(wǎng)。
    1、施工控制網(wǎng)的布設是根據施工進(jìn)度與施工現場(chǎng)需要，它的布設原則是滿(mǎn)足各細部控制測量的需求，網(wǎng)形視施工現場(chǎng)而定，T3B工程平面控制網(wǎng)形根據各部形狀而定。
    以E～D軸區域內為例
    在平面控制網(wǎng)的基礎上，根據球節點(diǎn)9784、9925、9931、9790的坐標，用坐標反算在樓面測設出球節點(diǎn)9784、9925、9931、9790的投影點(diǎn)。
     
    \
    1、平面控制網(wǎng)技術(shù)指標
    等級
    邊長(cháng)（m）
    測角鐘誤差
    邊長(cháng)相對中誤差
    相鄰兩點(diǎn)距離誤差
    Ⅰ
    100～200
    ±5″
    1/4OOOO
    ±2mm
    Ⅱ
    50
    ±10″
    1/20000
    ±2mm
    2、高空平臺拼裝測量
    由于網(wǎng)架采用散裝，測量平臺在滿(mǎn)膛腳手架上，測量平臺采用鋼板與腳手架焊接，平整度好、固定性強，拼裝精度誤差要求不大于±2mm。
    3、鋼網(wǎng)架結構安裝的允許偏差            

          
    
        
          
            
            
          項目
          
                      		
            
            
          允許偏差
          
                      		
        
          
        
          
            
            
          縱向、橫向長(cháng)度
          
                      		
            
            
          L/2000，且不應大于±30.0
          
                      		
        
          
        
          
            
            
          				
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          文章標題
          
            
          
        
          
     
          
     
     
          
     
     


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